JPH04262530A - 化学気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、化学気相成長装置に
関し、特に半導体装置の成膜プロセスで使用する化学気
相成長装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２はいわゆるポストミックスタイプの
従来の化学気相成長装置の断面側面図である。チャンバ
１内のウェーハステージ２上に設置された半導体ウェー
ハ３は、ウェーハステージ２内のヒーター４により加熱
される。そして、排気口５より排気を行いつつガスヘッ
ド６からは半導体ウェーハ３の表面に第１の反応ガスＢ
およびＯ３　ガスＣが噴射される。半導体ウェーハ３の
表面には熱化学反応により反応生成膜Ａが形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この種の化
学気相成長装置においては、反応ガスＢおよびＯ３　ガ
スＣによって半導体ウェーハ３の表面に形成される反応
生成膜Ａ以外に、ウェーハステージ２周辺の成膜下限温
度以上の高温部に熱化学反応によって生じた反応生成膜
Ｅが付着する（図２参照）。また、成膜下限温度以下の
低温部（チャンバ１の天井部やウェーハステージ２より
離れている部分）には、第１の反応ガスＢとＯ３　ガス
Ｃの気相反応によって生じた反応生成物Ｆが付着する（
図２参照）。これらの反応生成膜Ｅ，反応生成物Ｆは付
着量が多くなると、その付着場所から剥れ、それが半導
体ウェーハ３へ付着する。こうなると、製品の歩留り低
下を招くので、定期的に装置を止めて、付着している反
応生成膜Ｅ，反応生成物Ｆの除却を行わなければならず
、装置の稼動率の低下を招くという問題点があった。

【０００４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、チャンバ内に不要な反応生成膜
、反応生成物が生じない化学気相成長装置を得ることを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、反応室内に
おいて、ウェーハステージ上に設置されたウェーハを加
熱しつつ、ウェーハ表面に第１の反応ガスを供給するこ
とにより、ウェーハ表面に所望の膜を形成する化学気相
成長装置に適応される。

【０００６】この発明に係る化学気相成長装置は、前記
反応室の壁面を加熱する加熱手段と、前記反応室の内壁
に沿って前記ウェーハステージから遠ざかる方向に前記
所望の膜の形成時に生じるＯラジカルと反応する第２の
反応ガスを噴射する反応ガス噴射手段とを備えたことを
特徴とする。

【０００７】

【作用】この発明においては、反応室の壁面を加熱する
加熱手段により反応室の壁面を成膜下限温度以上に加熱
し、かつ反応室の内壁に沿ってウェーハステージから遠
ざかる方向にＯラジカルと反応する第２の反応ガスを噴
射する反応ガス噴射手段からの反応ガスの流量を多くす
れば、不要な反応生成膜や反応生成物が生じない。

【０００８】

【実施例】図１はこの発明に係る化学気相成長装置の一
実施例を示す断面側面図である。この装置はいわゆるポ
ストミックスタイプのものを示している。チャンバ１内
のウェーハステージ２上に設置された半導体ウェーハ３
は、ウェーハステージ２内のヒーター４により成膜下限
温度以上に加熱される。また、ヒーター８によりチャン
バ１の壁面を２００℃以上（成膜下限温度以上）に加熱
する。排気口５より排気を行いつつガスヘッド６から半
導体ウェーハ３の表面に第１の反応ガスＢ（ＴＥＯＳ（
テトラエトキシシラン））およびＯ３　ガスＣを噴射す
る。この時、ウェーハステージ２やガスヘッド６の周辺
部のチャンバ１の壁面は前述のように２００℃以上に加
熱されているので、第１の反応ガスＢとＯ３　ガスＣに
より生じた反応生成物Ｆは熱泳動の効果によりチャンバ
１の内壁には付着しない。

【０００９】しかし、このままだと熱化学反応により反
応生成膜Ｅが生じ、チャンバ１の内壁に付着する。そこ
で反応ガス吹出口７からチャンバ１の内壁に沿ってウェ
ーハステージ２から遠ざかる方向に第２の反応ガスＤ（
エチレンＣ２Ｈ４　）を吹き出し、チャンバ１の内壁面
付近での反応生成膜Ｅの生成を抑制する。

【００１０】第２の反応ガスＤ（エチレンＣ２　Ｈ４　
）がＴＥＯＳガスＢとＯ３　ガスＣによる成膜反応を抑
制する効果を以下に示す化１，化２，化３を用いて説明
する。

【００１１】

【化１】

【００１２】

【化２】

【００１３】

【化３】

【００１４】加熱によりＯ３　分子は化１示すようにＯ
２　分子と活性なＯラジカルに分解される。そして、化
２に示すようにＯラジカルがＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ２　
Ｈ５　）４　）分子と反応して、ＳｉＯ２　分子（反応
生成膜Ｅ）となる。成膜反応を抑制するためには、化２
に示す反応、つまり、ＴＥＯＳ分子とＯラジカルとの反
応を抑制すればよい。このため、ＴＥＯＳ分子よりＯラ
ジカルとの反応性の高いエチレンＣ２　Ｈ４　を第２の
反応ガスＤとしてチャンバ１の内壁に沿って吹き出す。 すると、化３に示すようにエチレンＣ２　Ｈ４　とＯラ
ジカルが反応しアセトアルデヒトＣＨ３　ＣＨＯが形成
され、反応生成膜ＥとなるＳｉＯ２　は形成されなくな
り、反応生成膜Ｅがチャンバ１の内壁に付着することが
なくなる。その結果、従来のように装置を止めてチャン
バ１の内壁面の掃除を行う必要がなく、装置の稼働率が
低下することがなくなる。

【００１５】なお、上記実施例においては、ヒーター８
を用いてチャンバ１の壁面を加熱する場合について説明
したが、他の加熱手段であってもよい。また、チャンバ
１の内壁に沿ってウェーハステージ２から遠ざかる方向
に第２の反応ガスＤを吹き出すことができれば反応ガス
吹出口７の位置や形状、個数は限定されない。さらにチ
ャンバ１内壁面に吹き付ける第２の反応ガスＤはＮ２　
ガス等の不活性ガスをキャリアとして加えたものであっ
てもよい。

【００１６】また、上記実施例では、ポストミックスタ
イプの装置について説明したが、第１の反応ガスＢとＯ
３　ガスＣをあらかじめ混合して半導体ウェーハ３の表
面に噴射するいわゆるプリミックスタイプのものであっ
てもこの発明は適用できる。

【００１７】さらに、上記実施例では第１の反応ガスＢ
が有機シラン系のＴＥＯＳガス、第２の反応ガスＤがエ
チレンＣ２　Ｈ４　の場合について説明したが、第１の
反応ガスＢは他の有機シラン系のガス（例えばＴＭＯＳ
（テトラメトキシシラン））や有機リン系のガス（例え
ばＴＭＯＰ（トリメトキシホスファート））や有機ボロ
ン系のガス（例えばＴＭＢ（トリメトキシボラン））で
あってもよく、また、これらの混合ガスであってもよい
。第２の反応ガスＤは反応ガスＢよりもＯラジカルとの
反応性が高いガスであれば他のガスでもよい。例えば、
プロピレンＣ３　Ｈ６　、アセチレンＣ２　Ｈ２　、メ
タンＣＨ４　、プロパンＣ３　Ｈ８　、ブタンＣ４　Ｈ
１０、亜酸化窒素Ｎ２　Ｏ、水素Ｈ２　、エタノールＣ
２　Ｈ５　ＯＨ、メタノールＣＨ３　ＯＨなどがある。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、反応
室の壁面を加熱する加熱手段と、反応室の内壁に沿って
ウェーハステージから遠ざかる方向に所望の膜の形成時
に生じるＯラジカルと反応する第２の反応ガスを噴射す
る反応ガス噴射手段とを設けたので、反応室の壁面を成
膜下限温度以上に加熱し、第２の反応ガスの流量を多く
すれば、反応室の壁面に不要な反応生成膜や反応生成物
が付着することがない。その結果、定期的に装置を止め
て反応室の内壁面を掃除する必要がなくなり、装置の稼
動率の向上が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る化学気相成長装置の一実施例を
示す断面側面図である。

【図２】従来の化学気相成長装置を示す断面側面図であ
る。

【符号の説明】

１　　チャンバ ２　　ウェーハステージ ４，８　　ヒーター ６　　ガスヘッド ７　　反応ガス吹出口 Ｂ　　第１の反応ガス Ｃ　　Ｏ３　ガス Ｄ　　第２の反応ガス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　反応室内において、ウェーハステージ
   上に設置されたウェーハを加熱しつつ、ウェーハ表面に
   第１の反応ガスを供給することにより、ウェーハ表面に
   所望の膜を形成する化学気相成長装置において、前記反
   応室の壁面を加熱する加熱手段と、前記反応室の内壁に
   沿って前記ウェーハステージから遠ざかる方向に前記所
   望の膜の形成時に生じるＯラジカルと反応する第２の反
   応ガスを噴射する反応ガス噴射手段とを備えたことを特
   徴とする化学気相成長装置。